一种用于质谱和光电子速度成像共同探测的装置

摘要

一种用于质谱和光电子速度成像共同探测的装置，涉及质谱及光电子成像。设有质谱MCP检测器、光电子速度成像透镜系统、成像探测系统、第1螺旋直线导入器、第2螺旋直线导入器、第3螺旋直线导入器、第1滑轨和第2滑轨；所述质谱MCP检测器与第3螺旋直线导入器相连，所述第3螺旋直线导入器调节成像探测系统的垂直高度，第1螺旋直线导入器、第2螺旋直线导入器与光电子速度成像透镜系统相连，旋转第1螺旋直线导入器和第2螺旋直线导入器调节光电子速度成像透镜系统的水平位置，光电子速度成像透镜系统设在第1滑轨和第2滑轨上。

权利要求

1.一种用于质谱和光电子速度成像共同探测的装置，其特征在于设有质谱MCP检测器、光电子速度成像透镜系统、成像探测系统、第1螺旋直线导入器、第2螺旋直线导入器、第3螺旋直线导入器、第1滑轨和第2滑轨；所述质谱MCP检测器与第3螺旋直线导入器相连，所述第

3螺旋直线导入器调节成像探测系统的垂直高度，第1螺旋直线导入器、第2螺旋直线导入器与光电子速度成像透镜系统相连，旋转第1螺旋直线导入器和第2螺旋直线导入器调节光电子速度成像透镜系统的水平位置，光电子速度成像透镜系统设在第1滑轨和第2滑轨上；所述光电子速度成像透镜系统设有参考电极片和三场加速电极片。

2.如权利要求1所述一种用于质谱和光电子速度成像共同探测的装置，其特征在于所述成像探测系统设有MCP、荧光屏和CCD相机。

3.如权利要求1所述一种用于质谱和光电子速度成像共同探测的装置，其特征在于所述质谱MCP检测器降下时其中心位于光脱附点。

说明书

一种用于质谱和光电子速度成像共同探测的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及质谱及光电子成像，尤其是涉及一种用于质谱和光电子速度成像共同探测的装置。

背景技术

[0002] 团簇广泛存在于自然界和人类的实践活动中，目前对于团簇科学的研究集中在探究团簇的组成、几何电子结构和反应特性等方面([1]León I,Yang Z,Liu HT,Wang LS.The Design and Construction of a High-Resolution Velocity-Map Imaging Apparatus for Photoelectron Spectroscopy Studies of Size-Selected Clusters[J].Rev Sci Instrum.2014,85(8))，飞行时间质谱可以直接观测气象团簇离子的质量分布，根据其质谱峰的相对强度，还可以判断不同尺寸的团簇的稳定性，在确定离子组分和反应活性方面效果显著，但质谱不能直接给出物质的电子结合结构信息，需要与不同的谱学方法连用，通过光电子速度成像得到的光电子能谱可以获得中心分子或团簇的电子亲和势、电子激发态的激发能，有时还可获得电子态的振动精细结构([2]Yandell MA,King SB,Neumark DM.Time-Resolved Radiation Chemistry:Photoelectron Imaging of Transient Negative Ions of Nucleobases[J].J Am Chem Soc.2013,135(6):2128-31)。飞行时间质谱和光电子速度成像的结合则满足了确定团簇种类和得到物质电子结构信息的双重要求。

[0003] 目前，国内外飞行时间质谱光电子速度成像仪的设计，多是将质谱检测器置于光脱附点前面某一位置，得到确定质量数离子后，通过质量门排斥其它离子通过或通过计算得到到达光脱附点的时间施加脉冲来光脱附某一特定离子([3]唐紫超,刘志凌,谢华,张世宇.一种用于离子成像的共线式成像检测器[P].中国专利：CN 205139397 U,2016-04-06)。质量门多有三片电极片构成，其中两片带有栅网，这会造成离子数量的损失，而通过计算得到时间施加脉冲的方式则每次实验均需计算且需在计算时间附近进行时间扫描以准确脱附。另外，以上两种方法都不能真实呈现出离子位于光脱附点处的物种和信号质量信息。

发明内容

[0004] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供能既能在光脱附点测量质谱信号又能在光脱附点进行光脱附电子成像的一种用于质谱和光电子速度成像共同探测的装置。

[0005] 本发明设有质谱MCP检测器、光电子速度成像透镜系统、成像探测系统、第1螺旋直线导入器、第2螺旋直线导入器、第3螺旋直线导入器、第1滑轨和第2滑轨；所述质谱MCP检测器与第3螺旋直线导入器相连，所述第3螺旋直线导入器调节成像探测系统的垂直高度，第1螺旋直线导入器、第2螺旋直线导入器与光电子速度成像透镜系统相连，旋转第1螺旋直线导入器和第2螺旋直线导入器调节光电子速度成像透镜系统的水平位置，光电子速度成像透镜系统设在第1滑轨和第2滑轨上。

[0006] 所述光电子速度成像透镜系统设有参考电极片和三场加速电极片。

[0007] 所述成像探测系统设有MCP、荧光屏和CCD相机。

[0008] 螺旋直线导入器设有3个，包括第1螺旋直线导入器、第2螺旋直线导入器和第3螺旋直线导入器，一个螺旋直线导入器与质谱MCP检测器相连，用于控制其垂直升降，另外两个螺旋直线导入器与光电子速度成像透镜系统相连，用于控制其在滑轨上水平移动。滑轨加工材料用与光电子速度成像透镜系统不同的材料。当降下质谱MCP检测器时，其位置恰好位于光电子速度成像系统的光脱附点处。

[0009] 先将光电子速度成像透镜系统通过第1螺旋直线导入器和第2螺旋直线导入器移至第1滑轨和第2滑轨的非离子飞行路径一段，将质谱MCP检测器通过旋转第3螺旋直线导入器下降，在光脱附点处得到感兴趣离子的质谱峰，记下飞行时间t，然后将质谱MCP检测器旋转上升，移动光电子速度成像透镜系统至离子飞行路径，在时间为飞行时间t时，开启脱附激光并给光电子速度成像透镜系统中的电极片加上脉冲，形成加速场加速脱附后的光电子到达成像探测系统。

[0010] 本发明操作简单易行，其原理是先将光电子速度成像透镜系统通过直线导入器移至非离子飞行路径一段，将质谱MCP检测器通过旋转直线导入器降下，在光脱附点处得到感兴趣离子的质谱峰，记下飞行时间t，然后将质谱MCP检测器旋转上升，移动成像透镜系统至离子飞行路径，在时间为飞行时间t时，开启脱附激光并给成像透镜系统中的高压和次高压电极片加上脉冲，形成三级加速场加速脱附后的光电子到达成像MCP，信号经放大后撞击到荧光屏形成光斑，由后面的CCD相机记录下了得到光电子速度成像。

[0011] 所述质谱MCP检测器降下时其中心必须位于光脱附点。

[0012] 光电子速度成像系统的加工材料必须与滑轨材料不同。

[0013] 本发明优点如下：

[0014] 通过升降平移即可得到光脱附点处离子的质谱信号，避免了质量门引起的离子损失和计算时间的麻烦。

附图说明

[0015] 图1为本发明实施例的结构组成示意图。

具体实施方式

[0016] 以下实施例将结合附图对本发明作进一步说明。

[0017] 如图1所示，本发明实施例设有质谱MCP检测器1、光电子速度成像透镜系统2、成像探测系统3、第1螺旋直线导入器4、第2螺旋直线导入器5、第3螺旋直线导入器6、第1滑轨7和第2滑轨8；所述质谱MCP检测器1与第3螺旋直线导入器6相连，所述第3螺旋直线导入器6调节成像探测系统3的垂直高度，第1螺旋直线导入器4、第2螺旋直线导入器5与光电子速度成像透镜系统2相连，旋转第1螺旋直线导入器4和第2螺旋直线导入器5调节光电子速度成像透镜系统2的水平位置，光电子速度成像透镜系统2设在第1滑轨7和第2滑轨8上。

[0018] 先将光电子速度成像透镜系统2通过第1螺旋直线导入器4和第2螺旋直线导入器5移至第1滑轨7和第2滑轨8的非离子飞行路径一段，将质谱MCP检测器1通过旋转第3螺旋直线导入器6下降，在光脱附点处(星号处)得到感兴趣离子的质谱峰，记下飞行时间t，然后将质谱MCP检测器1旋转上升，移动光电子速度成像透镜系统2至离子飞行路径，在时间为飞行时间t时，开启脱附激光并给光电子速度成像透镜系统2中的电极片加上脉冲，形成加速场加速脱附后的光电子到达成像探测系统3。